JPH08311460A - クラッキング炉流出物からオレフィンを分離回収するハイブリッド凝縮・吸収法 - Google Patents
クラッキング炉流出物からオレフィンを分離回収するハイブリッド凝縮・吸収法Info
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Abstract
必要性を無くし、吸収のための溶媒循環流を減少した、
吸収を基にしたオレフィン回収方法。 【構成】 水素、メタン及びオレフィンを含むクラッキ
ング炉流出物を冷却し、蒸気流及び凝縮流を形成し、前
記凝縮流を精留し、水素、メタン及びオレフィンを含む
塔頂流、及び水素及びメタンを本質的に含まないオレフ
ィンを含む塔底生成物流を得、前記蒸気流と前記塔頂流
とをオレフィン欠乏溶媒と接触させ、溶媒中にオレフィ
ンを吸収し、オレフィンを実質的に含まない水素及びメ
タンの蒸気流及びオレフィンに富む溶媒流を形成し、オ
レフィンに富む溶媒流を再生してオレフィン欠乏溶媒流
と、本質的に溶媒を含まないオレフィン流とを再生し、
オレフィン欠乏溶媒流を吸収工程へ再循環し、前記オレ
フィン流を精留して精製したオレフィン生成物流を得
る、工程からなるハイブリッド凝縮・吸収オレフィン回
収法。
Description
オレフィン回収に関し、特に凝縮及び溶媒吸収の両方を
用いてオレフィンを回収するハイブリッド法に関する。
及びプラスチック生成物を製造する時の汎用的製造材料
である。エチレンは工業的には水蒸気を存在させた炉中
で炭化水素を熱分解することにより製造されているのが
典型的である。或る範囲の成分を含む炉流出物流を精製
し、乾燥して水を除去し、圧縮してオレフィン回収領域
へ送り、エチレン及び他の凝縮可能な重質最終成分(エ
タン、プロピレン、プロパン等)を凝縮するのが典型的
である。次にその凝縮した流れを蒸留して軽質末端成分
(メタン及び水素)を除去し、精留して重質最終成分か
らエチレンを分離する。
供給原料の種類を含めた幾つかの因子に依存する。3種
類の異なった炭化水素供給原料を用い、エチレン形成が
最大になるように操作した炉の流出物の代表的組成を、
表1に与える。
るのには、かなりの冷却(refrigeration)を必要とし、
その方法で必要なエネルギーのかなりの部分を占める。
水素、メタン及びエチレンを凝縮によって回収する場
合、冷却剤はエチレンと同様プロピレンを含み、時々メ
タンが含まれるのが典型的である。エチレン及びメタン
による冷却は、一般にプロピレン冷却よりも温度が低
く、一層大きなエネルギーを必要とし、例えば、ニッケ
ル合金又はステンレス鋼の如き一層高価な構造材料を必
要とする。
縮回収に代わる有力な方法として注目を集めてきてい
る。例えば、ラム(Lam)その他には、「最新エチレン法
(Advanced Ethylene Process)」(1993年3月31
日、第18回A.I.Ch.E.春季国際会議)で、溶
媒を基にしたオレフィン回収により、エチレン冷却機
械、エチレン冷却装置、及びその設備に伴われるステン
レス鋼/合金配管を使わなくて済むような利点を含め、
必要なエネルギー及び資本投資を減少させることができ
ると主張している。
は、上記ラムその他による文献の外、ラムその他による
米国特許第5,220,079号、メールタ(Mehrta)に
よる米国特許第5,019,143号、及びメーラ(Meh
ra)による米国特許第4,743,282号及び第4,
832,718号明細書(これは全て参考のためにここ
に入れてある)に記載されている。簡単に述べると、オ
レフィン流を吸収器中でオレフィンを吸収することがで
きる溶媒と接触させることによりそのオレフィン流から
メタン及び水素を分離する。次にそれらオレフィンを加
熱再生、典型的には再沸騰再生塔で再生し、オレフィン
を揮発させ、それを塔頂凝縮して更に処理及び精製する
ことにより溶媒から回収する。水素及びメタンは吸収装
置から塔頂蒸気として回収し、低温精留及び(又は)溶
媒によるメタン抽出により更に処理して精製した水素及
びメタン流を得ることができる。
収法の具体例は、ラムその他による文献に記載されてい
る。簡単に述べると、溶媒吸収装置を、前端のヒートポ
ンプによる脱エタン化器(deethanizer)又は脱プロパン
化器(depropanizer)及び選択的アセチレン水素化装置と
一緒にし、エチレン生成物を回収する。前端(fronten
d)脱プロパン化器系と共に全範囲ナフサ供給原料を用い
て、熱分解炉流出物を間接的に移送導管中の交換器中で
急冷し、次に油急冷塔及び慣用的熱回収を伴う水冷塔中
で直接急冷する。冷却された水冷塔の塔頂流は、3段階
で圧縮して、前端脱プロパン化器の作動圧力によって主
に支配されている最適圧力にするのが典型的である。分
解したガスのコンプレッサーの第3段階放出では、酸性
ガスを苛性洗浄により除去する。次に、酸性ガスを含ま
ない分解ガスを乾燥し、然る後、プラントの精留領域へ
導入する。低圧脱ブタン化ストリッパーは、一連の圧縮
中に位置し、分解ガスからペンタン及びそれより重質の
成分を除去する。
ンプ脱プロパン化器によって、低圧で精留を行い、高圧
で凝縮を行うことができる。その脱プロパン化器を低圧
で作動させると、汚染が最も少なくなると言われてい
る。脱プロパン化器のヒートポンプを行うためのエネル
ギーは、分解ガスコンプレッサーの第4段階により与え
られる。コンプレッサーから排出されたアセチレンは、
前端反応装置で選択的に水素化してエチレンにする。更
に、メチルアセチレンの約80%及びプロパジエンの約
20%が選択的にプロピレンに転化されると言われてい
る。
ガスのアセチレンを含まないプロパン及びそれより軽い
部分は、反応器を出て、第二乾燥器中で乾燥して微量の
水分を除去し、脱プロパン化器還流ドラムを出て、再沸
騰吸収塔へ送られる。エチレン及びそれより重質の成分
は溶媒により吸収し、一方幾らかのエチレンと一緒にな
ったメタン及びそれより軽い成分はその吸収器の頂部を
出る。この塔頂流を次に小さな脱メタン化器領域へ送
り、そこで本質的に全てのエチレン及びそれより重質の
成分を回収する。脱メタン化器領域は膨張器によって自
動的に冷却し、外部からの冷却は不必要であると言われ
ている。オレフィンに富む溶媒を溶媒再生器へ送り、そ
こで脱メタン化されたC2 ′及びC3 ′を塔頂生成物と
して回収する。オレフィン欠乏溶媒を、熱回収後、吸収
器へ戻す。
化器で分離し、C2 部分とC3 部分とを生成させる。こ
れら二つの留分を次に夫々の超精留器中で処理し、重合
体級のエチレン及びプロピレン生成物を生成させる。エ
タン及びプロパン塔底生成物は、熱分解炉中で再循環
し、分解して無くなると言われている。全エチレン回収
工程のための冷却は、プロピレン冷却コンプレッサーだ
けによって供給され、エチレン又はメタン冷却は不必要
であると言われている。水素回収領域は、液体メタン流
からメタンより重質の成分を分離し、膨張領域で膨張さ
せるためのメタン蒸気流を形成するための脱メタン化器
を含んでいてもよい。現時点での慣用的脱メタン化器を
最初にした凝縮式オレフィン回収法に比較して、上記メ
ーラ法は、依然として大きな圧縮動力を用い、多量の低
圧水蒸気を必要とする。メーラ法も大きな溶媒循環量を
用いている。エチレン冷却を用いずに、約99.8%の
エチレン回収を行うためには、水素生成物の75〜80
%を燃料ガス圧力まで膨張させ、脱メタン化器領域中で
冷却しなければならない。
ギーを減少し、エチレン冷却の必要性を無くし、吸収の
ための溶媒循環量を減少した、吸収を基にしたオレフィ
ン回収方法が必要である。
吸収の両方を用いたハイブリッド化オレフィン回収法に
関する。前端脱エタン化器及び(又は)脱プロパン化器
ヒートポンプ回路からのオレフィン回収装置への供給物
は、例えば、プロピレン冷却剤、エタン再循環等によっ
て更に冷却し、供給物流を部分的に凝縮する。次に凝縮
していない蒸気を溶媒吸収装置へ送る。凝縮した液体か
ら、その一部分を脱エタン化器及び(又は)脱プロパン
化器へ還流物として戻し、一方残留する液体を前方の脱
メタン化器プレストリッパーへ送り、メタン及びそれよ
り軽いガスを除去する。プレストリッパーの塔底物であ
る本質的にC2 ′及び(又は)C3 ′の混合物を、次に
第二供給物としてオレフィン精留装置(例えば、脱エタ
ン化器)へ、吸収装置のための溶媒の加熱再生から得ら
れたオレフィンと共に送る。凝縮工程からの凝縮しなか
った蒸気及びプレストリッピング工程からの蒸気を、吸
収装置で処理域し、残留するC2 ′及び(又は)C3 ′
の殆どを回収する。しかし、C2 及び(又は)C3 物質
の遥かに多くのものが既に凝縮してプレストリッパーへ
送られているので、これは、吸収装置中の溶媒循環量を
著しく減少し、それに伴って溶媒再生装置中でのC2 ′
及び(又は)C3 ′の回収に必要なエネルギーを著しく
減少する。
からオレフィンを分離及び回収するためのハイブリッド
凝縮・吸収法を与える。その方法は、(a) オレフィ
ン、メタン及び水素を含む混合成分流を冷却し、混合成
分凝縮物及び蒸気流を形成し、(b) 工程(a)から
の凝縮流を精留し、水素、メタン及びオレフィンを含む
塔頂流、及び水素及びメタンを本質的に含まないオレフ
ィンを含む塔底生成物流を得、(c) 工程(a)から
の蒸気流と工程(b)からの塔頂流とをオレフィン欠乏
溶媒と接触させ、前記溶媒中にオレフィンを吸収し、オ
レフィンを実質的に含まない水素及びメタンの蒸気流及
びオレフィンに富む溶媒流を形成し、(d) オレフィ
ンに富む溶媒流を再生して、工程(c)へ再循環するた
めのオレフィン欠乏溶媒流及び本質的に溶媒を含まない
オレフィン流を形成し、そして(e) 工程(b)及び
(d)からのオレフィン流を精留して一つ以上の精製し
たオレフィン生成物流を得る、諸工程を含む。
にプロピレン冷却剤で、混合成分流の大部分を、工程
(a)で凝縮するのに充分なものであるのが好ましい。
冷却工程(a)は上昇させた圧力、例えば2.5MPa
より高く、一層好ましくは3.5MPaより高い圧力で
行われ、工程(a)で形成された凝縮物流を最大にする
ように行われるのが好ましい。
収工程(c)は、次の工程: (1) 工程(a)からの蒸気流を工程(d)からのオ
レフィン欠乏溶媒の第一部分と接触させて本質的にオレ
フィンを含まない第一メタン蒸気流及びオレフィンに富
む第一中間溶媒流を形成し、(2) 工程(b)からの
塔頂流を工程(d)からのオレフィン欠乏溶媒の第二部
分と接触させ、本質的にオレフィンを含まない第二メタ
ン蒸気流及びオレフィンに富む第二中間溶媒流を形成
し、そして(3) 前記工程(1)及び(2)からの中
間溶媒流からメタンをストリッピングして、工程(d)
での加熱再生のためのオレフィンに富む溶媒流を形成す
る、諸工程を含む。
(A) 工程(b)からの塔頂流及び工程(1)からの
第一中間溶媒流を、溶媒ストリッピング塔の塔中間部の
供給領域へ供給し、然も、該溶媒ストリッピング塔は前
記供給領域より上のオレフィン吸収領域及び前記供給領
域より下のメタンストリッピング領域を有し、(B)
オレフィン欠乏溶媒の第二部分を前記吸収領域へ供給
し、(C) 前記ストリッピング領域を加熱し、そして
(D) 前記ストリッピング領域からのオレフィンに富
む溶媒流を、工程(d)で再生させるために回収する、
諸工程を含むのが好ましい。
は、(A) 工程(a)からの凝縮物流を、プレストリ
ッピング塔の供給領域へ供給し、然も、該プレストリッ
ピング塔は前記供給領域からの蒸気を受ける溶媒吸収領
域と、前記供給領域の下にあって、それと流体が流通す
る加熱されたメタンストリッピング領域とを有し、そし
て(B) 前記ストリッピング領域からの本質的に炭化
水素及びメタンを含まないオレフィンからなる塔底生成
物流を回収する、諸工程を含み、溶媒接触/吸収工程
(2)が、(C) 工程(d)からのオレフィン欠乏溶
媒の第二部分を前記プレストリッピング塔の溶媒吸収領
域の上部へ供給し、(D) 前記プレストリッピング塔
の前記溶媒吸収領域からの第二メタン蒸気塔頂流を回収
し、そして(E) 前記プレストリッピング塔の前記吸
収領域の下方部分から第二中間溶媒流を回収する、諸工
程を含み、メタンストリッピング工程(3)が、(F)
工程(1)及び(E)からの中間溶媒流を、溶媒スト
リッピング塔の供給領域へ供給し、然も、該溶媒ストリ
ッピング塔は、その前記供給領域より上のオレフィン吸
収領域と、該溶媒ストリッピング塔の前記供給領域より
下の加熱されたメタンストリッピング領域とを有し、
(G) 工程(d)からのオレフィン欠乏溶媒の第三部
分を前記溶媒ストリッピング塔の吸収領域の上部へ供給
し、(H) 前記溶媒ストリッピング塔の吸収領域から
第三メタン蒸気塔頂流を回収し、そして(I) 前記溶
媒ストリッピング塔のストリッピング領域の下方部分か
らオレフィンに富む溶媒流を、工程(d)で再生するた
めに、回収する、諸工程を含む。
プロピレン冷却剤を用い、エチレン冷却剤を用いないの
が好ましい。例えば、接触/吸収工程(1)を、プロピ
レンにより冷却された吸収領域で行い、ストリッピング
工程(3)を、プロピレン冷却剤を準冷却することによ
り部分的に加熱することができるストリッピング領域で
行うのが好ましい。
炉流出物からオレフィンを分離及び回収するためのハイ
ブリッド凝縮・吸収装置を与える。その装置は、水素、
メタン、オレフィン及び他の炭化水素の混合物からなる
混合オレフィン流を冷却して部分的に凝縮するための凝
縮器を有する。混合オレフィン凝縮器からの冷却された
流れを受け、それを凝縮しなかった蒸気流と液体流とに
分離するための分離器が与えられている。この装置は、
分離器からの液体流を、水素、メタン及びオレフィンか
らなる塔頂流と、本質的にメタンを含まないオレフィン
からなる塔底生成物流とに精留するためのプレストリッ
パー塔を有する。混合オレフィン分離器からの蒸気流及
びプレストリッパー塔からの塔頂流を、溶媒と接触さ
せ、オレフィンを吸収し、本質的にオレフィンを含まな
い水素・メタン蒸気流とオレフィンに富む溶媒流とを形
成するための吸収装置が与えられている。本ハイブリッ
ド装置は、吸収装置からのオレフィンに富む溶媒流を再
生するための再生器を含み、それは、塔頂物として回収
することができるメタン及び溶媒を本質的に含まないオ
レフィン流、及び塔底生成物として回収することができ
るオレフィン欠乏溶媒流を生ずる。ハイブリッド装置
は、再生器塔からのオレフィン欠乏溶媒流を前記吸収装
置へ再循環するための導管を有する。再生器塔からのオ
レフィン流及びプレストリッパー塔からの塔底生成物流
を、一つ以上の精製されたオレフィン生成物へ分離する
ための精留装置が与えられていてもよい。
用いて、例えば、混合オレフィン凝縮器を冷却するため
の冷却装置を用いるのが好ましい。溶媒吸収領域を冷却
するために、プロピレン冷却剤を、吸収装置と熱交換さ
せて適当な導管を通って送ることもできる。混合オレフ
ィン凝縮器及び分離器は、比較的高い圧力、例えば約
2.0MPaより高く、一層好ましくは約3.5MPa
より高い圧力で操作できるのが好ましい。
凝縮・吸収装置は、混合オレフィン分離器からの少なく
とも蒸気流を溶媒と接触させるための吸収器を有する。
吸収器からのオレフィンに富む溶媒を、溶媒ストリッパ
ーの供給領域で、該供給領域の上及び下に夫々ある吸収
領域及び加熱されたストリッピング領域を有する溶媒ス
トリッパーの供給領域へ送るための導管が配備されてい
る。溶媒ストリッパーの吸収領域へオレフィン欠乏溶媒
を導入するための別の導管を配備し、プレストリッパー
塔からのメタン塔頂流を溶媒ストリッパーの供給領域へ
送るための別の導管を、好ましくは吸収器からのオレフ
ィンに富む溶媒を移動する導管より下に配備する。この
装置は、溶媒ストリッパーのストリッピング領域から再
生器塔の供給領域への導管も含んでいる。
ド凝縮・吸収装置は、混合オレフィン分離器からの蒸気
流を溶媒と接触させるための吸収器、吸収器からのオレ
フィンに富む溶媒を、溶媒ストリッパーの供給領域で、
該供給領域の上及び下に夫々ある吸収領域及び加熱され
たストリッピング領域を有する溶媒ストリッパーの供給
領域へ送るための導管を有する。溶媒ストリッパーの吸
収領域へオレフィン欠乏溶媒を導入するための導管が配
備されている。プレストリッパー塔の供給領域の上に、
その供給領域からのメタン塔頂流を受け、その流れと溶
媒とを接触させ、本質的にオレフィンを含まないメタン
流を形成するための溶媒吸収領域を配置する。プレスト
リッパー塔の溶媒吸収領域へのオレフィン欠乏溶媒のた
めの導管を配備する。プレストリッパー塔の溶媒吸収領
域の溶媒回収段階から、溶媒ストリッパーの供給領域へ
のオレフィンに富む溶媒のための戻り導管を配備する。
溶媒ストリッパーのストリッピング領域から再生器塔の
供給領域へ、本質的にメタンを含まないオレフィンに富
む溶媒を導入するための別の導管を配備する。
は)エチレン・エタンスプリッターを有し、更にプロピ
レン・プロパンスプリッターを含んでいてもよい。
とする方式を用いる場合、混合オレフィン流として塔頂
蒸気留分を混合オレフィン凝縮器へ供給するための脱プ
ロパン化器が与えられており、この場合混合オレフィン
流は本質的にブタン及びそれより重質の炭化水素を含ま
ないものとする。混合オレフィン分離器からの液体流の
一部分を脱プロパン化器へ還流させるための導管を配備
する。この場合、精留装置への供給物は、脱エタン化器
へ行くのが好ましく、その脱エタン化器からの塔頂流は
エチレン・エタンスプリッターへ行き、脱エタン化器か
らの塔底流はプロピレン・プロパンスプリッターへ行く
のが好ましい。
成物流及び再生器塔からの塔頂流を、脱エタン化器の供
給領域へ導入するための導管をハイブリッド凝縮・吸収
装置内に配備する。
する方式を用いる場合、その脱エタン化器はC2 及びそ
れより軽い成分で、一般にC3 及びそれより重い成分を
含まないものを凝縮器へ供給する。凝縮物の一部分を脱
エタン化器へ還流するのに用い、残りを脱プロパン化器
を最初とする方式の場合と同様にプレストリッパーへ送
る。プレストリッパー塔からの塔底物を、溶媒再生器塔
から回収されたオレフィンと共にエチレン・エタンスプ
リッターへ送る。
置は、水素回収領域を含んでいてもよい。水素回収領域
は、比較的高い圧力で、即ち水素生成物の膨張を行わず
に、非常に小さなオレフィン分離ドラムを用いて、例え
ば、何等再沸騰又は塔頂物凝縮を必要とすることのない
二平衡段階容器を用いて水素蒸気流を生成するように操
作することができる。水素回収領域は、吸収装置からの
水素・メタン蒸気流を含む水素・メタン蒸気流を低温冷
却するための熱交換領域を含む。熱交換領域は、一般に
一つ以上のクロス交換器を含んでいてもよい。水素回収
領域は、熱交換領域から一つ以上の冷却された流れを受
け、水素含有量の低下した一つ以上の液体メタン流を回
収し、水素含有量の増大した一つ以上の蒸気流を回収す
るための凝縮物分離領域も有する。水素回収領域は、液
体メタン流の一つの少なくとも一部分を膨張して、熱交
換領域のための冷却を与えるための膨張領域も有する。
このようにして、凝縮物分離領域からの粗製水素蒸気流
(約80体積%の水素)は膨張せず、本質的に吸収装置
からのメタン蒸気流と同じ圧力のままになっている。
他により記載されているやり方と同様なやり方での典型
的なオレフィン吸収を例示する概略的工程図である。供
給原料流Aをクラッキング炉B中で熱分解し、流出物流
Cを形成し、それを急冷装置Dで急冷する。急冷塔の塔
頂流E(0.13MPa;350℃)を、三段階法ガス
圧縮装置Fへ送る。コンプレッサー排出流を冷却するこ
とにより凝縮した液体を、流れGとして低圧ストリッパ
ー装置Hへ送る。重質末端凝縮物が低圧ストリッパー装
置Hから導管Iを通して得られ、一層軽い成分は導管J
を通って流れEへ再循環する。第三段階コンプレッサー
排出物からの流れLを、苛性洗浄装置Mを通過させて酸
性ガスを除去し、次に冷却分離装置Nへ送り、液体流P
を生成させ、それをコンプレッサー領域Fへ再循環し、
また生成した蒸気流Rは乾燥器Sに通す。乾燥器Sから
の供給物流100(131,650kg/時;0.94
MPa;12℃)を冷却器(cooler)102(1.55×
106 Kcal/時)を通って脱プロパン化器104へ
送る。脱プロパン化器104からの塔底生成物流106
(20,935kg/時;0.97MPa;80℃)
は、ブタン及びそれより重質の成分を含む。脱プロパン
化器104を熱交換器108(3.02×106 kca
l/時)によって再沸騰し、中間凝縮器110(1.0
×106 kcal/時)により冷却する。脱プロパン化
器塔頂流112を四段階コンプレッサー114(619
1kW)中で圧縮する。コンプレッサー排出流116
(3.32MPa;42℃)を、慣用的アセチレン転化
装置118を通って送り,本質的にアセチレン及びプロ
パジエンを含まないプロパン及びそれより軽質の成分流
120を生成させる。生成したままの油を導管122を
通って取り出すことができる。流れ120を冷却器(chi
ller)124(3.03×106 kcal/時)及び1
26(1.50×106 kcal/時)中で冷却し、分
離器128へ送る。分離器128からの凝縮物(33,
245kg/時)を導管130を経て脱プロパン化器1
04へ還流させる。冷却器124及び126による流れ
120の冷却量は、脱プロパン化器104で必要な還流
量により支配される。分離器128からの蒸気流132
(111,054kg/時;3.07MPa;−10
℃)を、吸収器134へ送り、その吸収器はリボイラー
136(5.46×106 kcal/時)及び中間リボ
イラー138(5.0×106 kcal/時)により供
給物皿の下で加熱されており、中間凝縮器140(2.
5×106 kcal/時及び142(2.75×106
kcal/時)により供給物皿より上では冷却されてい
る。オレフィン欠乏溶媒流144(196,351kg
/時;−37℃)を、吸収器134の頂部へ導入する。
溶媒が吸収器134中を降下するに従って、メタンより
重質の成分は溶媒に吸収され、メタン及びハロゲンの如
き軽い成分は吸収されずに塔頂流として流れ146(3
0,559kg/時;3.03MPa;−26℃)中へ
入る。オレフィンに富む溶媒が、塔底流148(27
6,638kg/時;3.06MPa;49℃)として
得られる。
方法と同様な典型的な溶媒再生及びオレフィン精留を例
示する概略的工程図である。導管148中のオレフィン
に富む溶媒を流れ156と157に分ける。流れ156
は溶媒再生器158の上方中間供給物皿の所に導入し、
流れ157は、交換器160(5.0×106 kcal
/時)で加熱し、再生器158の塔中間供給物皿へ導入
する。再生器158はリボイラー162(13.27×
106 kcal/時)により加熱し、一層揮発性のオレ
フィンを除去し、それらオレフィンを塔頂流164とし
て収集し、凝縮器166及び168(10.3×106
kcal/時)で凝縮し、凝縮物ドラム170中に集め
る。凝縮物は導管172(−37℃;1.2MPa)を
通って再生器158の頂部へ還流させる。オレフィン欠
乏溶媒を再生器158から取り出し、ポンプ176によ
って導管174を通って送り、熱交換器178(5.0
×106 kcal/時)、160及び180(夫々1
2.0×106 kcal/時)で冷却し、導管144を
通って吸収器134(図1参照)へ再循環する。交換器
178は再生器158に対する中間リボイラーであり、
熱交換器160は供給物流157を加熱する。熱交換器
180a−eは、種々の工程流及び(又は)プロピレン
冷却流を含む。凝縮物ドラム170からの回収オレフィ
ンを、流れ184中の脱エタン化器塔底物(4,728
kg/時)(図3参照)と共に導管182(80,28
7kg/時)を通り、供給物プレヒーター186(4.
9×10 6 kcal/時)を通って脱エタン化器188
の供給物皿へ送る。脱エタン化器188はリボイラー1
90(4.55×106 kcal/時)により加熱し、
塔底生成物としてC3 流192(23,188kg/
時)を生成させる。塔頂流194を部分的凝縮器196
(3.55×106 kcal/時)で冷却し、凝縮物ド
ラム198へ送る。凝縮物流200を脱エタン化器18
8の頂部へ還流し、蒸気流202をエチレン・エタンス
プリッター204へ送る。スプリッター204はリボイ
ラー206(5.64×106 kcal/時)及び中間
リボイラー208(6.0×106 kcal/時)によ
り加熱する。エタン生成物流210(9,141kg/
時)をスプリッター204から塔底生成物として回収
し、熱交換器212(0.99×106 kcal/時)
での冷却回復によって加熱される。エチレンは、塔頂導
管214中に得られ、凝縮器216(16.7×106
kcal/時)で凝縮し、ドラム218中に回収する。
エチレンを導管220を通ってスプリッター204へ還
流し、導管222中の生成物(52,626kg/時)
として取り出す。
フィン回収法と関連して用いることができる水素/テイ
ルガス(tailgas)回収領域の概略的工程図である。吸収
器134(図1参照)からのメタン及び水素流146
を、コンプレッサー224(任意)で圧縮し、導管22
6を通って送り、クロス交換器228で冷却し、ドラム
230へ送り、そこでそれを気相と液相に分離する。蒸
気流232は、クロス交換器234で冷却し、ドラム2
36へ送り、そこで気相と液相に分離する。蒸気流23
8はクロス交換器234及び228を通過させ、前に述
べたように流れ226及び232を冷却する。ドラム2
36からの液体流240は、弁242を通って膨張さ
せ、クロス交換器234を通過させて流れ232の冷却
を助け、塔上方中間供給物として脱メタン化器244へ
導入する。ドラム230からの液体流246を塔中間供
給物として脱メタン化器244へ供給する。脱メタン化
器244はリボイラー250によって加熱されて冷凍を
回復させ、塔底生成物184は、前に述べたように脱エ
タン化器188(図2に参照)へ再循環する。脱メタン
化器244からの塔頂流252は交換器254(0.4
4×106 kcal/時)中で冷却し、凝縮物をドラム
256中に収集する。ドラム256からの液体は、導管
258を通り脱メタン化器244の頂部へ還流する。ド
ラム256からの蒸気は導管260を通り、部分的に暖
められた水素生成物流238からの流れ263の全て又
は一部分と共にタービン膨張器262へ供給する。ター
ビン262からの膨張した蒸気を前に述べたように、熱
交換器254を通り、クロス交換器234を通過させ
る。部分的に加熱された流れ264をタービン膨張器2
66で膨張させ、得られた膨張流268をクロス交換器
234及びクロス交換器228を通って、燃料ガスとし
て用いるのに適した流れ270として送る。
吸収オレフィン回収法及び装置の部分的凝縮及び溶媒吸
収の一つの態様を例示する概略的工程図である。一般に
図1の場合と同じ組成、性質及び流量を有する原料オレ
フィン流100を、熱交換器300で冷却し、脱プロパ
ン化器302へ送る。脱プロパン化器302は、脱プロ
パン化器104の場合と同様なやり方で操作され、リボ
イラー304によって加熱し、中間凝縮器306によっ
て冷却し、導管308を通って還流する。塔頂蒸気流3
10(143,190kg/時)をコンプレッサー31
2により圧縮し、図1と同様に、アセチレン転化器31
4で処理する。本質的にアセチレン及びプロパジエンを
含まない流れ316を熱交換器318(10.66×1
06 kcal/時)で冷却し、オレフィンを部分的に凝
縮する。熱交換器318には一般に冷却剤としてのプロ
ピレン冷却剤及び(又は)熱蓄積のための種々の工程流
が供給される。部分的に凝縮した流れ316は、気・液
体分離器ドラム322へ送る。ドラム322は塔頂蒸気
流324(50,344kg/時;3.56MPa;−
40℃)及び塔底物としての液体流326を生ずる。液
体の一部分は、前に述べたように、導管308を通って
脱プロパン化器302へ還流し、残り(64,699k
g/時)をプレストリッピング塔328へ送る。プレス
トリッピング塔328は、リボイラー332(2.88
×106 kcal/時)によって加熱し、メタン及び一
層揮発性の化合物を塔頂からストリッピングし、本質的
にメタン及び水素を含まない塔底流334(50,46
8kg/時)を得る。プレストリッピング塔328から
の塔頂蒸気流336(14,231kg/時)は、スト
リッピング塔328でストリッピングされたメタンを含
むが通常少量のオレフィン及び一層重質の成分を含む。
メタンプレストリッピング塔328からの液体流334
は、精留装置338(図5参照)へ送る。蒸気流324
及び336は吸収装置330へ送る。流れ324は吸収
器340の下方部分へ供給する。オレフィン欠乏溶媒
(105,028kg/時)を導管342を通って吸収
器340の上方部分へ導入する。溶媒が吸収器340中
を下方へ行くに従って、上昇する蒸気と接触し、選択的
にC2 ′及びC3 ′を吸収する。塔頂から得られた流れ
344(15,802kg/時)は、本質的にC2 ′及
びC3 ′を含まず、 水素、燃料ガス、等を回収するため
処理してもよい。(図6参照)。吸収器340は中間凝
縮器346及び348(合計0.9×106 kcal/
時)により冷却する。吸収器340からの塔底流350
はオレフィンに富む溶媒を含み、それを、プレストリッ
ピング塔328からの蒸気流336と共に溶媒ストリッ
パー塔352の供給領域へ送る。導管354を通ってオ
レフィン欠乏溶媒(68,763kg/時)を、溶媒ス
トリッパー塔352の供給領域の上にある吸収領域の上
端へ供給する。溶媒ストリッパー塔352は、リボイラ
ー358及び中間リボイラー360により加熱する。塔
頂蒸気流362(9,783kg/時)は、本質的にエ
チレン及びそれより重質の成分を含まず、水素/テイル
ガス回収領域(図6参照)中で更に処理してもよい。オ
レフィンに富む溶媒流364(207,922kg/
時)を、溶媒ストリッパー352から塔底生成物として
取り出す。
れる溶媒再生及びオレフィン精留を例示する概略的工程
図である。溶媒ストリッパー(図4参照)からの流れ3
64は流れ366と368に分割し、熱交換器370及
び372で冷却し、溶媒再生器塔374の塔中間供給領
域へ導入する。再生器塔374はリボイラー376
(6.87×106 kcal/時)及び中間リボイラー
378によって加熱し、溶媒からオレフィンをストリッ
ピングして再生された、即ち、オレフィン欠乏溶媒を含
む塔底生成物(173,376kg/時)を導管380
を通って得る。オレフィン蒸気流382は塔頂から得ら
れ、それは本質的にメタン及びそれより軽い成分及び溶
媒を含まない。蒸気流382を熱交換器384(4.2
1×106 kcal/時)で凝縮し、その凝縮物をドラ
ム386に収集する。ドラム386からの液体の一部
を、溶媒再生器塔374の供給領域より上にある吸収領
域の上端へ導管388を経て還流し、流れ382の純度
を向上させる。オレフィン欠乏溶媒をポンプ390によ
り送り、前に述べたように中間リボイラー378及び熱
交換器392(13.2×106 kcal/時)で冷却
し、テイルガス回収領域(図6参照)からの再循環流3
94(834kg/時)と一緒にし、前に述べたように
(図4参照)吸収器塔340及び溶媒ストリッパー塔3
52へ供給する。精留装置338は、夫々ストリッピン
グ塔328及びドラム386からの液体流334及び3
96を受ける。流れ396及び334は、熱交換器39
8及び400(合計4.9×106 kcal/時)で加
熱し、脱エタン化器塔402の供給領域へ導入する。脱
エタン化器402はリボイラー404(2.32×10
6 kcal/時)により加熱し、導管406を通って導
入された還流物(31,500kg/時)により冷却す
る。C2 ′を導管408を通って(93,326kg/
時)塔頂から回収し、エチレン・エタンスプリッター3
20の供給領域へ導入する。脱エタン化器402からの
C3 生成物は、導管410を通って塔底生成物(23,
188kg/時)として得られる。還流406は、エチ
レン・エタンスプリッター320の供給領域に隣接した
所から側流として得られるのが好ましい。スプリッター
塔320、前に述べたように、リボイラー412(4.
89×10 6 kcal/時)及び中間リボイラー318
bによって加熱する。塔頂蒸気流414は凝縮器416
(17.2×106 kcal/時)で冷却し、凝縮物を
ドラム418に収集する。ドラム418からのエチレン
を、スプリッター320の供給領域上の吸収領域の上端
へ導管420を経て還流する。エチレン生成物をポンプ
422によりドラム418から送り、任意に熱交換器4
24(2.32×10 6 kcal/時)で加熱し、冷却
を回復させ、エチレン生成物導管426中へ送る(5
2,693kg/時)。
吸収法で用いることができる水素/テイルガス回収領域
の概略的工程図である。第一クロス交換器428は夫々
吸収器340及び溶媒ストリッパー352からの流れ3
44及び362を冷却する(図4参照)。流れ344を
冷却し、気・液分離器ドラム430へ送り、蒸気流43
2と液体流434に分ける。蒸気流432は第二クロス
交換器436で冷却し、気・液分離器ドラム438中で
蒸気流440と液体流442に分割する。液体流442
を弁446を通って膨張させ、冷却用媒体として交換器
436及び熱交換器318dを通って導管450中へ送
り、そこで液体流434と一緒にし、比較的小さなトレ
イ(tray)塔452へ送る。冷却した流れ362も分離ド
ラム452へ下方供給物として供給する。分離ドラム4
52からの液体塔底生成物を導管454を経て回収し、
冷却用媒体としてクロス交換器428を通って導管39
4へ送り、前に述べたように(図5参照)溶媒再循環導
管342へ送る。分離ドラム452からの塔頂蒸気流4
56は、タービン膨張器458中で膨張させ、ドラム4
64を経て蒸気導管460と液体導管462とへ分離
し、冷却用媒体としてクロス交換器436及び428を
通過させ、次にクロス交換器466を通って導管468
へ送り、高圧燃料ガス生成物として回収する。ドラム4
38からの蒸気流440をクロス交換器468で冷却
し、ドラム470中で塔頂蒸気流472(3,234k
g/時)と液体流474(7,276kg/時)とに分
割する。液体流474を弁476を通ってフラッシュ
し、導管478へ入れる。蒸気流472及び478は冷
却用媒体としてクロス交換器468、436、428及
び466を通過させ、粗製水素生成物(水素約80〜9
0モル%)及び低圧燃料ガス生成物として夫々導管47
2a及び478aを通って回収する。クロス交換器46
6を用いて、導管480によってそこを通って循環する
プロピレン冷却剤を冷却することにより、冷却を回復さ
せる。
た方法に関連して用いることができるプロピレン冷却装
置の概略的工程図である。吸引導管500からのプロピ
レン冷却剤を直列のコンプレッサー502、504、5
06及び508で、導管500中の約0.134MPa
の圧力から排出導管510中の約1.62MPaの圧力
まで圧縮する。導管510中のプロピレンを熱交換器5
12に通し、そこで、例えば冷却用水との熱交換で冷却
する。導管510中のプロピレンは、更に工程熱交換領
域514で冷却し弁516を通って約0.854MPa
へ膨張させ、工程熱交換領域518で部分的に気化し、
ドラム520へ送る。ドラム520からの蒸気を導管5
22を通って第四段階コンプレッサー508の吸引導管
524へ送る。ドラム520からの液体流526は、工
程熱交換領域528で冷却し、弁529を通って約0.
43MPaへ膨張させ、工程熱交換領域530で部分的
に気化してドラム532へ送る。ドラム532からの蒸
気を導管534を通って第三段階コンプレッサー506
の吸引導管536へ送る。ドラム532からの液体を、
導管538を通って送り、工程熱交換領域540中で冷
却し、弁542を通って約0.24MPaへフラッシュ
し、工程熱交換領域544で部分的に気化し、ドラム5
46へ送る。ドラム546からの蒸気を導管548を通
って第二段階コンプレッサー504の吸引導管550へ
送る。ドラム546からの液体を工程熱交換領域552
に通し、弁554を通って約0.134MPaへ膨張さ
せ、工程熱交換領域556で加熱し、ノックアウトドラ
ム558を通って第一段階コンプレッサー502の吸引
導管500へ送る。ドラム558で収集された材料は、
吹きおろし導管560を通って周期的に取り出すことが
できる。
ィン/メタン流を冷却し、部分的に凝縮する。凝縮物を
揮発性物質からストリッピングし、精留装置へ送る。混
合成分流からの凝縮しなかった蒸気及び凝縮物からスト
リッピングされた揮発性物は、溶媒吸収装置に通す。こ
のやり方で吸収装置は、全混合成分流を吸収装置へ送っ
た場合よりも小さくなり、必要な溶媒循環流は少なくな
る。また、凝縮を基礎にしたオレフィン回収方式と比較
して、必要な冷却は少なくてよい。
炉からの調整された流出物を処理するオレフィンプラン
トの場合のような、メタン及び水素の如き一層揮発性の
成分からオレフィンを分離するのに適用することができ
る。しかし、本発明は、一般にエタン、エチレン、プロ
パン及びプロピレンの如き炭化水素を、それらとメタン
及び(又は)水素の如き揮発性成分との混合物から分離
回収するのに適用することができる。慣用的調整には、
急冷、熱回収、圧縮、重質成分(C4 及び(又は)C5
及び一層重質の成分)除去、酸性ガス除去、脱水又は水
の除去、アセチレン及びジエン転化及び(又は)除去等
が含まれる。
本発明の技術は、エチレン再循環、供給物/流出物熱交
換等の如き工程流から冷却を回復させることによっては
満足することができないあらゆる冷却条件に対してプロ
ピレン冷却剤を用いる場合に特に魅力的なものになる。
プロピレン冷却剤は低温冷却のためには約−40℃まで
数段階で冷却されるのが典型的であるが、本発明はそれ
に限定されるものではない。本発明では、混合成分流の
プロピレン(又はプロパン)冷却剤による冷却が、そこ
からオレフィンを凝縮するように最大になるようにする
のが好ましい。一般に、最初の冷却で凝縮するオレフィ
ンが多くなる程、吸収装置で処理する必要がある蒸気は
少なくなり、吸収装置及び溶媒循環量は小さくなるであ
ろう。通常、プロピレン冷却剤で実現できる最も低い温
度(典型的には約−35〜約−40℃)まで混合オレフ
ィン流を冷却すれば充分である。
装置(冷却器)で行う。次に冷却された流れを慣用的気
・液分離器、例えば、液体を塔底生成物流として取り出
し、蒸気を塔頂生成物流として取り出すことができる一
段階容器又はドラムで分離する。冷却及び気・液分離器
は、比較的高い圧力で操作し、有効な冷却水準で最大の
凝縮物形成を促進するようにするのが好ましい。勿論、
圧力は気・液平衡を可能にするように臨界未満でなけれ
ばならないが、約2.5MPaより高い圧力が好まし
く、特に約3.5MPaが好ましい。
物の一部を、脱プロパン化器(又は脱エタン化器)の頂
部へ還流させてもよく、それが好ましい。残留する凝縮
物は、ストリッピング装置で処理し、メタン及び水素の
如き揮発物を除去する。ストリッピング装置又はプレス
トリッパーは、一般に慣用的内部、即ち皿(tray)、充
填部材、流れ分配器等を有する分別蒸留塔である。プレ
ストリッパーは、例えば、リボイラーにより加熱し、供
給領域と塔底生成物回収領域との間のストリッピング領
域での揮発性成分のストリッピングを促進するのが好ま
しい。プレストリッパーは、供給領域より上の精留領域
を含んでいてもよいが、一つの態様として、還流する必
要性がなくなるように、供給領域に隣接して塔頂蒸気流
を得るようにするのが好ましい.
ストリッパーからの塔頂蒸気流を、溶媒吸収/再生装置
で処理し、揮発性生成物(水素、メタン、一酸化炭素及
び(又は)それらの混合物)及び揮発性物質を含まない
オレフィン生成物を得るようにする。吸収装置は、蒸気
流と溶媒とを接触させて溶媒中にオレフィンを吸収し、
本質的にオレフィンを含まない蒸気を与えることができ
るようなどのような適当な装置でもよい。吸収装置の代
表的な例は、この分野でよく知られた皿を配備した充填
塔である。一般に溶媒と蒸気との接触によりその蒸気か
らオレフィンの殆どを除去し、その結果蒸気生成物は水
素、メタン、及び少量のオレフィン、一般には微量のオ
レフィンを含み、溶媒生成物はオレフィンに富む。吸収
装置は、オレフィンに富む溶媒生成物からメタン及び水
素を除去するようにオレフィンに富む溶媒のストリッピ
ング領域を含むのが好ましい。
除膜分離装置に先ず通してもよい。膜分離器は、吸収装
置へ送られる蒸気流中の水素の実質的部分を排除するこ
とができる。膜分離器装置は、工程の早い段階で設置す
るのが好ましく、例えば初期冷却(プロピレン冷却剤を
用い、それによって非凝縮蒸気中の水素分圧を増大す
る)の後の導管324(図4)上に設置し、吸収装置を
通って処理される水素の量を減少させる。膜分離器は、
本発明のオレフィン回収法で他の位置に設置してもよい
が、凝縮物分離ドラム322に続く位置が好ましい。な
ぜなら、C2 ′及び一層重質の成分の大部分が既に凝縮
され、除去されているので、水素分圧が一層高く全流量
が一層低いからである。水素排除によって水素欠乏流を
生じ、それは溶媒吸収によりオレフィンを除去するよう
に一層容易に処理することができる。膜分離器に供給さ
れる蒸気は、一般に適当な膜操作条件まで加熱され、最
初に水素欠乏不透過物流に対して先ず熱交換することに
よるクロス交換器中で、次に例えば、水蒸気の如き適当
な加熱用媒体に対する熱交換により加熱器中で加熱され
るのが好ましい。水素に富む透過物流は一つの生成物と
して得られる。膜分離器を透過しないガスは出て、吸収
装置中でオレフィンを回収するために更に処理される。
膜水素分離装置に関する一層の情報は、ベルマ(Verma)
その他による同じ日に出願された、同じ譲受け人に譲渡
されている「オレフィン回収法」(Olefin Recovery Met
hod)米国特許出願Serial No. (こ
れは参考のためここに入れてある)に記載されている。
言及したメーラ及びメルタの特許(これは参考のためこ
こに入れてある)に記載されている溶媒の如き、メタン
及び一層軽質の成分からエチレン及びそれより一層重質
の成分を吸収させるのに既知のどのような適切な溶媒で
もよい。典型的には、適当な溶媒にはベンゼン、及びペ
ンタンとベンゼンとの混合物が含まれる。
接触装置又は塔が含まれる。分離器及びプレストリッパ
ーからの蒸気流を同じ溶媒吸収塔へ送ってもよいが、夫
々の塔へ送るのが好ましい。第一吸収塔は、気・液分離
器からの蒸気を供給領域中へ受け、オレフィン欠乏溶媒
をその供給領域より上の吸収領域で受ける。第一吸収塔
の吸収領域は、プロピレン冷却剤で冷却し、オレフィン
の溶媒中への吸収を促進し、溶媒循環量を最少にし、オ
レフィン塔頂漏洩を最少にするようにするのが好まし
い。殆どの場合、−37℃の温度が適しているが、もし
一層大きな溶媒循環量及び一層大きなリボイラー負荷を
許容出来るならば、一層高い温度を用いてもよい。
望ましい圧力により主に支配される圧力で操作する。一
般に最も高い可能な圧力が望ましい。なぜなら、これに
よって低温コアー(core) 均衡のための膨張器操作への
依存性を少なくし、プレストリッパーへの供給を最大に
し、必要な溶媒循環量を最少にすることができるからで
ある。
ン欠乏溶媒と接触させるために別の吸収領域へ送り、そ
こから残留オレフィンを吸収し、水素/テイルガス回収
領域へのメタンに富む第二供給物流を与えるのが好まし
い。第二吸収領域は、第一吸収塔と同じ圧力及び温度条
件で操作するのが好ましい。第二吸収塔は、全オレフィ
ン欠乏溶媒循環量を減少させ、且つ又は水素/テイルガ
ス回収領域へのオレフィンへの漏洩を減少する。更に、
第二吸収塔を使用することにより、水素/テイルガス回
収装置の冷却要件を均衡させるために水素を膨張させる
必要性を実質的に回避することができる。
ストリッピング塔中の供給領域より上に配置する。好ま
しい態様では、第一吸収塔からのオレフィンに富む溶媒
を、溶媒ストリッピング塔の供給領域中、好ましくはプ
レストリッパー塔からの蒸気のための供給点より上に導
入する。溶媒ストリッピング塔は、供給領域より下にス
トリッピング領域を有する。ストリッピング領域は加熱
して、溶媒ストリッピング塔からの塔底生成物として得
られるオレフィンに富む溶媒の揮発性物含有量を減少さ
せる。
ッパー塔中、その供給領域より上に配置してもよい。好
ましい態様では、プレストリッパーからの蒸気は供給領
域の直ぐ上の吸収領域を通過する。オレフィン欠乏溶媒
を第二吸収領域の頂部から導入し、上昇する蒸気と接触
させながら下方へ送る。オレフィンに富む溶媒をこの第
二吸収領域から取り出し、上で述べたように、溶媒スト
リッピング塔中のストリッピング領域を通過させる。こ
の態様では、第一吸収塔からのオレフィンに富む溶媒も
その溶媒ストリッピング塔の供給領域へ導入する。第三
のオレフィン欠乏溶媒流を溶媒ストリッピング塔の頂部
へ供給する。ストリッピング塔から塔頂蒸気生成物が得
られ、ストリッピング塔を、上で述べたように再沸騰さ
せるが、この態様のストリッピング塔は、一層エネルギ
ー効率を良くするために、吸収塔及びストリッピング塔
よりも比較的低い圧力及び温度で操作することができ
る。
理し、例えば加熱及び(又は)減圧し、オレフィンを蒸
発させ、そのオレフィンを塔頂凝縮器で凝縮し、吸収装
置へ再循環させるためのオレフィン欠乏溶媒を再生させ
る。再生器の圧力は一般にできるだけ低いのが望ましい
が、冷却剤好ましくは−40℃のプロピレン冷却剤に対
してオレフィン凝縮を可能にすべきである。再生器塔の
温度及び圧力は、再沸騰のために低圧水蒸気を使用でき
るようにすべきである。一般に、低い圧力及び温度がリ
ボイラーの汚染を最小にする傾向がある。
ストリッピング塔からの塔底液体は、精留して一種類以
上のオレフィン生成物、例えばエチレン及び(又は)プ
ロピレンにすることができる。一般に、前端脱プロパン
化器を用いた場合、オレフィン流はエチレン及びプロピ
レンを、幾らかのエタン及びプロパン副生成物と共に含
むであろう。しかし、前端脱エタン化器を用いた場合、
オレフィン生成物は、プロピレン及びプロパンが脱エタ
ン化器の塔底物中に得られるので、主にエチレン及びエ
タンを含むであろう。前端脱プロパン化器を用いた場
合、精留装置は脱エタン化器及びエチレン・エタンスプ
リッターを有する。プレストリッパー塔及び再生器塔か
らの二つのオレフィン供給物は、一般に当業者によく知
られている慣用的やり方で操作される脱エタン化器の供
給領域へ供給する。脱エタン化器への二種類の供給物が
利用できることにより、脱エタン化器の凝縮器及びリボ
イラーの負担を実質的に減少し、脱エタン化器供給物に
よる冷却回復を一層よく行うことができる。脱エタン化
器の塔頂から得られるエチレン・エタン混合物を、今度
はエチレン・エタンスプリッターの供給領域へ導入す
る。
できるだけ低い圧力であるが、依然として低い水準のプ
ロピレン冷却剤によって塔頂物の凝縮を行うことができ
る圧力で操作する。一つの好ましい態様として、エチレ
ン・エタンスプリッターからの側流を脱エタン化器への
還流物として用い、脱エタン化器の凝縮器のためのプロ
ピレン冷却剤装填量を減少する。ある場合には、通常の
操作中、脱エタン化器凝縮器の操作を省略し、エチレン
・エタンスプリッター再沸騰負荷を減少させることがで
きるが、始動凝縮器、還流ドラム及び還流ポンプは、通
常始動及び工程異常の時に用いられる。
素生成物を比較的高い圧力、好ましくは約2.5MPa
より高く、特に約3MPaより高い圧力で、比較的高純
度で、好ましくは約70モル%より高い水素、特に約8
5モル%より高い水素として与える。更に、この高い圧
力、高い純度の水素生成物を得るための低温水素回収領
域設計をバランスさせるのに水素膨張を行う必要がな
く、脱メタン化器を著しく簡単化し、その大きさを減少
し、或は脱メタン化器を全て省略することができる。更
に、一層多くの水素を生成物として輸出することができ
る。溶媒ストリッピング塔からの蒸気流をクロス交換器
で冷却し、小さなオレフィン分離ドラムへ送り、好まし
くは還流或は再沸騰を行うことなく送る。吸収塔からの
蒸気を冷却し、カスケード状クロス交換器中で凝縮し、
そこから凝縮した液体を分離ドラムへ供給する。もし望
むならば、吸収塔及び溶媒ストリッピング塔からの供給
物流中へ溶媒を注入し、低温コアー中でのC2 及びC3
損失の減少に役立たせることができる。クロス交換器中
での冷却は、吸収塔供給物からの凝縮液体及び分離ドラ
ムからの燃料ガス生成物を膨張させることにより得られ
る。このやり方で、水素回収/テイルガス処理領域で高
圧水素生成物が得られ、慣用的燃料ガス系に適した比較
的低い圧力の燃料ガス(メタン)生成物が得られる。
好ましいが、他の慣用的冷却剤、例えば水素化炭化水
素、プロパン、エタン等の如き冷却剤を用いることもで
きる。オレフィンプラントでは、プロピレンが容易に入
手できるので一般に用いられているが、これは本発明を
限定するものではない。本発明で用いられるプロピレン
冷却系は慣用的なものであり、当業者によく知られてい
る。また、プロピレン冷却剤コンプレッサーの数を変化
させることができ、基本的工学的原理に従い特定のプラ
ントで最適の数を決定する工程因子により、4個の他、
例えば3又は5個用いることができる。
示し、図1〜3の吸収方式と比較するが、それらの図で
同じ番号は同じ部品を示すために用いられている。得ら
れたデーターは、プロピレン/エチレン生成物重量比が
0.40;米国ガルフ・コースト(Gulf Coast)条件(3
2℃冷却用水供給)で操作;40℃及び3MPaのエチ
レン生成物;同様な排出温度(80〜85℃)を与える
ように選択した中間段階圧力を有する三段階工程ガスコ
ンプレッサー(装置F)を使用;12℃及び0.96M
Paに設定した蒸気乾燥器Rの供給物;−4℃に冷却し
た脱プロパン化器供給物100;塔底物106及び30
9が約80℃の温度となるように設定した脱プロパン化
器104及び302の圧力;入ってくるアセチレンの1
5%が未処理油(ブテンとして)に転化し、入ってくる
メチルアセチレン及びプロパジエンの50%がプロピレ
ンに転化すると仮定して、エチレンの損失又は増加がな
いようにシミュレートしたアセチレン転化器;供給物/
流出物交換、工程対工程熱交換及びプロピレン冷却剤に
より−37℃に冷却したオレフィン欠乏溶媒を用い低水
準プロピレン冷却剤(−40℃)により塔頂蒸気を凝縮
するように設定した溶媒再生器158及び374におけ
る圧力;冷却を回復するように再加熱した脱エタン化器
188及び402の供給物;及び−40℃プロピレン冷
却剤により凝縮することができるように1.65MPa
に設定したエチレン・エタンスプリッター204及び3
20における圧力;でナフサ供給原料からエチレンを5
2.7メトリックトン/年生ずるプラントに基づいてい
る。更に、図1〜3の従来法による方法の場合、次の仮
定を行った:脱プロパン化器104塔頂蒸気圧縮を、吸
収器134で約3.03MPaを与えるように設定し、
それによって導管238で水素生成物が約3MPaで得
られるようにし;テイルガス回収装置冷却に必要な条件
が、水素の80%(ラムその他で述べられている75%
に対する)の膨張により満足され;吸収器134塔頂蒸
気が5モル%のC2 ′及びC3 ′を含むものと仮定し;
脱エタン化器188の圧力を、1.92MPaに設定
し、C2 スプリッター204中間リボイラー208の負
荷を6×106 kcal/時(C2スプリッター204
の全リボイル負荷の約52%)に設定した。
は、慣用的ソフトウェーアーに類似させ、図1〜3の吸
収を基にした方法のシミュレーションと比較した。選択
した流れの組成及び性質を、図4〜7のハイブリッド法
について表2に与える。実施例の工程(図4〜7)と、
溶媒法(図1〜3)との溶媒及びエネルギー要件につい
ての比較を表3に与えてある。
のシミュレーション結果と、図1〜3の溶媒だけに基づ
いた回収方式の結果との比較は、溶媒だけに基づいた方
法よりもハイブリッド法の方が必要なエネルギーが少な
いことを示している。表3参照。実施例の方法は一層多
くの工程ガス圧縮エネルギーを必要としているが、溶媒
法よりもプロピレン冷却に必要なエネルギーが低いこと
により相殺されて余りあるものであることに注意された
い。また、溶媒法は粗製水素生成物の80%を膨張させ
る必要があり、実施例の方法のエネルギーが節約されて
いることは、典型的な凝縮回収法で、脱プロパン化器及
び脱メタン化器還流ポンプ、エチレン冷却潤滑/密封オ
イルポンプ又は同様な設備を除くことができることに原
因があることを反映しているのではない。
れるステンレス鋼配管及び設備を含めたエチレン冷却を
除き、水素の膨張を除き、脱メタン化器を除いている。
溶媒ストリッパー352は水素/テイルガス回収領域へ
の付加的供給物(流れ362)を与え、コアー均衡に必
要な水素の膨張を行なうことなく、水素の精製を可能に
している。
%のベンゼンとの混合物である。この比較的軽い溶媒を
使用することにより、吸収器から水素/テイルガス流4
56、472及び478へのオレフィン漏洩を0.5重
量%、或は僅か0.2%の全エチレン損失まで減少する
ことができる。これは、今度は低温水素精製装置とは無
関係なエチレン回収率を与えるが、リボイラー360か
らの冷却回復が少なくなる結果を与える。一層低い再生
器374温度(従って、再生された溶媒中のオレフィン
が一層多い)又は僅かに一層重質の溶媒が冷却の回収に
とって一層良いかも知れないが、これは吸収器340及
び溶媒ストリッパー352塔頂物中のオレフィンを増加
し、同じエチレン損失で一層よい低温回収を必要とする
であろう。
収器340への複数の供給物を用いても、必要なエネル
ギー条件に殆ど明確な影響を与えないことが判明してい
る。工程ガスコンプレッサーの第三段階排出圧力が高く
なっても、この圧力は脱プロパン化器302の塔底温度
を85℃より高く上昇させなければ、実質的に増大させ
ることができないので、その影響は無視できる。脱プロ
パン化器ヒートポンプコンプレッサーのための供給物/
流出物交換器も研究されたが、100kWしか節約でき
ず、従ってコスト的に効果的ではない。
物から33,000kg/時のエタンを脱プロパン化器
104へ還流させる再循環も評価した。この再循環量
は、再循環させる液体がない場合に比較して、主に脱エ
タン化器供給物予熱の損失によりプロピレン冷却負荷を
約600kW増加させるので、高すぎるかも知れない。
約10,000〜15,000kg/時の一層小さな再
循環量が一層魅力的であるかも知れない。
た付加的任意事項には、吸収器340及び溶媒ストリッ
パー352からの塔頂オレフィン損失;吸収器340及
び溶媒ストリッパー352中の付属凝縮器負荷及び位
置;溶媒組成;水蒸気リボイラー形状;段階の数(3に
対する4)及び低い水準の温度(例えば、−30℃に対
する−40℃)に関するプロピレン冷却系;等を最適に
することが含まれる。他の可能な別法は低温コアー導入
流中へ溶媒を注入してオレフィン損失を減少させるこ
と;吸収のため一層暖かい溶媒を用いること;高圧及び
低圧の2塔脱プロパン化器を、四段階コンプレッサー及
びそれに続くヒートポンプの後に用いること(約300
kW節約するが、一つの塔及び液体乾燥器が付加され
る);及びプレストリッパー328の頂部へ溶媒洗浄領
域を付加し、溶媒ストリッパー352が一層低い圧力及
び一層高い温度で作動できるようにすること;がある。
ためである。用いられる材料、装置、及び特定の部品の
種々の変更が当業者には思いつくであろう。そのような
全ての変更は特許請求の範囲及びその本質内に入るもの
である。
方と同様なやり方での典型的なオレフィン吸収を例示す
る概略的工程図である。
典型的な溶媒再生及びオレフィン精留を例示する概略的
工程図である。
と関連して用いることができる水素/テイルガス(tail
gas)回収領域の概略的工程図である。
ン回収法及び装置の部分的凝縮及び溶媒吸収の一つの態
様を例示する概略的工程図である。
及びオレフィン精留を例示する概略的工程図である。
ることができる水素/テイルガス回収領域の概略的工程
図である。
して用いることができるプロピレン冷却装置の概略的工
程図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 クラッキング炉流出物からオレフィンを
分離及び回収するためのハイブリッド凝縮・吸収法にお
いて、 (a) 水素、メタン及びオレフィンを含む混合成分流
を冷却し、蒸気及び凝縮流を形成し、 (b) 工程(a)からの凝縮流を精留し、水素、メタ
ン及びオレフィンを含む塔頂流、及び水素及びメタンを
本質的に含まないオレフィンを含む塔底生成物流を得、 (c) 工程(a)からの蒸気流と工程(b)からの塔
頂流とを、オレフィン欠乏(lean)溶媒と接触させ、前
記溶媒中にオレフィンを吸収し、オレフィンを実質的に
含まない水素及びメタンの蒸気流及びオレフィンに富む
溶媒流を形成し、 (d) 前記オレフィンに富む溶媒流を再生して、工程
(c)へ再循環するためのオレフィン欠乏溶媒流と、本
質的に溶媒を含まないオレフィン流とを再生し、そして (e) 工程(b)及び(d)からのオレフィン流を精
留して一つ以上の精製したオレフィン生成物流を得る、
諸工程からなるハイブリッド凝縮・吸収法。 - 【請求項2】 工程(a)での冷却が、主にプロピレン
冷却剤によって行われる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 混合成分流の大部分を、工程(a)で凝
縮させる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 工程(a)が2.5MPaより高い圧力
で行われる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 溶媒接触工程(c)が、 (1) 工程(a)からの蒸気流を工程(d)からのオ
レフィン欠乏溶媒の第一部分と接触させて本質的にオレ
フィンを含まない第一メタン蒸気流及びオレフィンに富
む第一中間溶媒流を形成し、 (2) 工程(b)からの塔頂流を工程(d)からのオ
レフィン欠乏溶媒の第二部分と接触させ、本質的にオレ
フィンを含まない第二メタン蒸気流及びオレフィンに富
む第二中間溶媒流を形成し、そして (3) 前記中間溶媒流からメタンをストリッピングし
て、工程(d)での加熱再生のためのオレフィンに富む
溶媒流を形成する、諸工程からなる、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項6】 工程(c)の工程(2)及び(3)が、 (A) 工程(b)からの塔頂流及び工程(1)からの
第一中間溶媒流を、供給領域の上の吸収領域及び該供給
領域より下のストリッピング領域を有する溶媒ストリッ
ピング塔の塔中間部の供給領域へ供給し、 (B) オレフィン欠乏溶媒の第二部分を前記吸収領域
へ供給し、 (C) 前記ストリッピング領域を加熱し、そして (D) 前記ストリッピング領域からオレフィンに富む
溶媒流を、工程(d)で再生させるために回収する、諸
工程からなる、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 工程(b)が、 (A) 工程(a)からの凝縮物をプレストリッピング
塔の供給領域へ供給し、然も、該プレストリッピング塔
は前記供給領域からの蒸気を受ける溶媒吸収領域と、前
記供給領域の下にあって、それと流体が流通する加熱さ
れたストリッピング領域とを有し、そして (B) 前記ストリッピング領域からの塔底生成物流を
回収する、諸工程からなり、 工程(2)が、 (C) 工程(d)からのオレフィン欠乏溶媒の第二部
分を前記プレストリッピング塔の溶媒吸収領域の上部へ
供給し、 (D) 前記プレストリッピング塔の前記溶媒吸収領域
からの第二メタン蒸気塔頂流を回収し、そして (E) 前記プレストリッピング塔の前記吸収領域の下
方部分から第二中間溶媒流を回収する、諸工程からな
り、 工程(3)が、 (F) 工程(1)及び(E)からの中間溶媒流を、溶
媒ストリッピング塔の供給領域へ供給し、然も該溶媒ス
トリッピング塔は、その前記供給領域より上の吸収領域
と、該溶媒ストリッピング塔の前記供給領域より下の加
熱されたストリッピング領域とを有し、 (G) 工程(d)からのオレフィン欠乏溶媒の第三部
分を前記溶媒ストリッピング塔の前記吸収領域の上部へ
供給し、 (H) 前記溶媒ストリッピング塔の吸収領域から第三
メタン蒸気塔頂流を回収し、そして (I) 前記溶媒ストリッピング塔のストリッピング領
域の下方部分からオレフィンに富む溶媒流を、工程
(d)で再生するために、回収する、諸工程からなる、
請求項5に記載の方法。 - 【請求項8】 接触工程(1)が、プロピレン冷却吸収
領域で行われる、請求項5に記載の方法。 - 【請求項9】 ストリッピング工程(3)が、プロピレ
ン冷却剤を冷却することにより少なくとも部分的に加熱
されたストリッピング領域で行われる、請求項5に記載
の方法。 - 【請求項10】 クラッキング炉流出物からオレフィン
を分離及び回収するためのハイブリッド凝縮・吸収装置
において、 水素、メタン及びオレフィンの混合物からなる混合オレ
フィン流を冷却して部分的に凝縮するための凝縮器、 混合オレフィン凝縮器からの冷却された流れを受け、そ
の流れを蒸気流と液体流とに分離するための分離器、 前記混合オレフィン分離器からの液体流を、水素及びメ
タンからなる塔頂流と、本質的に水素及びメタンを含ま
ないオレフィンからなる塔底生成物流とへ精留するため
のプレストリッパー塔、 前記混合オレフィン分離器からの蒸気流及び前記プレス
トリッパー塔からの塔頂流を溶媒と接触させ、その溶媒
中にオレフィンを吸収させ、本質的にオレフィンを含ま
ない水素・メタン蒸気流とオレフィンに富む溶媒流とを
形成するための吸収装置、 前記吸収装置からのオレフィンに富む溶媒流を再生し、
本質的に溶媒を含まないオレフィン塔頂流を回収し、オ
レフィン欠乏溶媒流を回収するための再生器塔、 前記再生器塔からのオレフィン欠乏溶媒流を前記吸収装
置へ再循環するための導管、 前記再生器塔からのオレフィン流及び前記プレストリッ
パー塔からの塔底生成物流を一つ以上の精製されたオレ
フィン生成物へ分離するための精留装置、を具えたハイ
ブリッド凝縮・吸収装置。 - 【請求項11】 プロピレン冷却剤を混合オレフィン凝
縮器へ供給するための冷却装置を具えた、請求項10に
記載の装置。 - 【請求項12】 溶媒吸収領域を冷却するために、吸収
装置内の溶媒と熱交換させてプロピレン冷却剤を送るた
めの導管を有する、請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 混合オレフィン凝縮器及び分離器を
2.5MPaより高い圧力で操作する、請求項10に記
載の装置。 - 【請求項14】 混合オレフィン分離器からの少なくと
も蒸気流を溶媒と接触させるための吸収器、 前記吸収器からのオレフィンに富む溶媒を、溶媒ストリ
ッパーの供給領域で、該供給領域より上の吸収領域及び
該供給領域より下の加熱されたストリッピング領域を有
する溶媒ストリッパーの供給領域へ送るための導管、 前記溶媒ストリッパーの吸収領域へオレフィン欠乏溶媒
を導入するための導管、 前記プレストリッパー塔からの水素・メタン塔頂流を前
記溶媒ストリッパーの供給領域へ送るための導管、及び
前記溶媒ストリッパーのストリッピング領域から前記オ
レフィンに富む溶媒流を再生器塔の供給領域へ送るため
の導管、を具えた、請求項10に記載の装置。 - 【請求項15】 混合オレフィン分離器からの蒸気流を
溶媒と接触させるための吸収器、 前記吸収器からのオレフィンに富む溶媒を、溶媒ストリ
ッパーの供給領域で、該供給領域より上の吸収領域及び
該供給領域より下の加熱されたストリッピング領域を有
する溶媒ストリッパーの供給領域へ送るための導管、 前記溶媒ストリッパーの吸収領域へオレフィン欠乏溶媒
を導入するための導管、 プレストリッパー塔の供給領域より上の溶媒吸収領域
で、該供給領域からのメタン塔頂流を受け、前記流れと
溶媒とを接触させ、本質的にオレフィンを含まないメタ
ン流を形成するための溶媒吸収領域、 プレストリッパー塔の溶媒吸収領域へオレフィン欠乏溶
媒を送るための導管、 プレストリッパー塔の溶媒吸収領域の溶媒収集段階か
ら、溶媒ストリッパーの供給領域へ、オレフィンに富む
溶媒を送るための導管、及び前記溶媒ストリッパーのス
トリッピング領域から再生器塔の供給領域へ、本質的に
メタンを含まないオレフィンに富む溶媒を導入するため
の導管、を具えた、請求項10に記載の装置。 - 【請求項16】 精留装置が、脱エタン化器及びエチレ
ン・エタンスプリッターを有する、請求項10に記載の
装置。 - 【請求項17】 混合オレフィン流として塔頂留分を混
合オレフィン凝縮器へ供給するための脱プロパン化器を
有し、然も前記混合オレフィン流が本質的にブタン及び
それより重質の炭化水素を含まず、更に前記混合オレフ
ィン分離器からの液体流の一部分を前記脱プロパン化器
の吸収領域へ還流させるための導管、を有する、請求項
16に記載の装置。 - 【請求項18】 脱エタン化器から塔底物をプロピレン
・プロパンスプリッターへ送るための導管を有する、請
求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 混合オレフィン流として塔頂留分を混
合オレフィン凝縮器へ供給するための脱プロパン化器を
有し、然も前記混合オレフィン流が本質的にブタン及び
それより重質の炭化水素を含まず、更に脱エタン化器か
ら塔底物の第一部分をプロピレン・プロパンスプリッタ
ーへ送るための導管、 脱エタン化器から塔底物の第二部分を前記脱プロパン化
器の吸収領域へ還流するための導管、を有する、請求項
16に記載の装置。 - 【請求項20】 プレストリッパー塔から塔底生成物流
を脱エタン化器の供給領域へ送るための導管、 再生器塔から塔頂流を脱エタン化器の供給領域へ送るた
めの導管、を有する、請求項16に記載の装置。 - 【請求項21】 吸収装置からのメタン蒸気流を含む一
つ以上のメタン蒸気流を低温冷却するための熱交換領
域、 前記熱交換領域からの冷却された流れを受け、水素含有
量の低下した一つ以上の液体メタン流、及び水素含有量
の増大した一つ以上の蒸気流を回収するための凝縮物分
離領域、 前記液体メタン流の一つの少なくとも一部分を膨張し
て、前記熱交換領域のための冷却を与えるための膨張領
域、を有する水素回収領域を含む、請求項10に記載の
装置。 - 【請求項22】 凝縮物分離領域からの水素蒸気生成物
流が、吸収装置からのメタン蒸気流の絶対圧の少なくと
も80%の圧力にある、請求項21に記載の装置。 - 【請求項23】 メタン流の一つ以上からメタンよりも
重質の成分を分離し、膨張領域で膨張させるためのメタ
ン蒸気流を形成するための分離ドラム、を有する、請求
項21に記載の装置。 - 【請求項24】 オレフィン、メタン及び水素の混合物
をプロピレン冷却剤によって冷却し、オレフィンの一部
分を凝縮して中間蒸気流を生成させ、該中間蒸気流をエ
チレン冷却剤によって冷却して前記中間流から残留オレ
フィンの実質的に全てを凝縮分離し、然も、エチレン冷
却剤の能力が障害になっている、オレフィン回収プラン
トの生産能力を拡大するための方法において、 溶媒吸収/再生装置を配備し、 中間蒸気流の少なくとも一部分を前記溶媒吸収/再生装
置の吸収領域へ導入し、然も、前記導入した蒸気をオレ
フィン欠乏溶媒と接触させ、オレフィンを該溶媒に吸収
させて、オレフィンを実質的に含まない蒸気生成物流及
びオレフィンに富む溶媒流を形成し、 前記溶媒吸収/再生装置の再生領域で前記オレフィンに
富む溶媒流を再生し、本質的に溶媒及びメタンを含まな
いオレフィン流、及び前記吸収装置へ再循環するための
オレフィン欠乏溶媒流を形成し、 前記再生領域からの前記オレフィン流をオレフィン精留
装置へ供給する、ことからなるオレフィン回収プラント
生産能力拡大法。
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